Diretrizes para pesquisas em materiais vegetais com análises por elementos finitos baseadas em microtomografia de raios X e implicações para projetos de biônica em design e engenharia

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Palombini, Felipe Luis
• Orientador(a): Oliveira, Branca Freitas de
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Design; Elementos finitos; Microtomografia por raio-x; Anatomia vegetal
• Palavras-chave em Inglês: Design & technology; MicroCT; Finite elements; Numerical methods; Plant anatomy
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/219159

A combinação de análises morfológicas e por elementos finitos (FEA) baseadas em imagens de microtomografia de raios X (μCT) representa uma das mais avançadas abordagens para estudo 3D de materiais de maneira não-invasiva e de alta resolução, tendo seu uso crescente nos últimos anos para diversos ramos da ciência. Contudo, é notável o ainda pouco explorado uso de FEA e μCT para materiais de origem vegetal. De maneira relacionada, o profissional em design possui potencial para trabalhar com pesquisadores de diversas áreas, promovendo o uso de novas tecnologias que possam conduzir a resultados inovadores. Desse modo, esta tese apresenta o desenvolvimento de diretrizes gerais para auxiliar pesquisadores a trabalhar com a investigação por meio de FEA baseada em μCT, com foco em materiais vegetais. Com uma revisão teórica sobre os principais tópicos relacionados às técnicas, desde o papel do designer em pesquisas, a importância da investigação de materiais de origem vegetal, os fundamentos de μCT e de FEA baseada em bioimagens, foram fundamentados e seguidos três estudos de caso de pesquisa científica, levando a novas interpretações sobre a morfologia, estrutura, e funcionalidade de amostras vegetais e de dois estudos de caso de aplicações das informações obtidas em projetos de biônica de design e engenharia. Os resultados incluem contribuições científicas, oriundas dos estudos de caso, e de contribuições técnicas, relacionadas à escolha dos métodos mais adequados para as análises de μCT e FEA. Por fim, foram desenvolvidas diretrizes básicas para auxiliar demais pesquisadores no que diz respeito à preparação de amostras, realização da digitalização por μCT, pós-processamento de imagens, discretização de malhas e execução de análises por elementos finitos.